56859282-Arenas.pdf

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Arenas Se encuentra en proporciones superiores al 90% en las mezclas empleadas en la fabricación de moldes, resalta su carácter refractario. Arena.- Mineral refractario cuyo tamaño de granos varían entre 0.05 y 2 mm. Arena Natural.- Arenas empleadas en fundición tal como se encuentran en el yacimiento. Arena Silícea.- Arcillas e impurezas inferiores al 2% 2 tipos. Natural.- Tal como se encuentra en el yacimiento. Lavada.- Obtenida al eliminar minerales arcillosos. Arena de Moldeo.- Mezcla preparada en base a una arena, silícea y agua. Arena de Contacto.- Mezcla para colocar una capa sobre el moldeo. Arena en verde.- Arena de moldeo para usarla directamente. Arenas en seco.- Moldes que van a ser secados en estufa. Arenas de relleno.- Formuladas a base de arenas que provienen del desmoldeo. Arena Vieja.- Proviene del desmoldeo. Arena de Almas.- Mezcla preparada con arenas lavadas y secas y productos aglomerantes. Arena Regenerada.- Arena de moldeo o almas sometida a diversos tratamientos para eliminar la materia inerte. PROPIEDADES DE LAS ARENAS SILICIEAS. P. Mineralogicas.- Determinan las propiedades refractarias y la posibilidad de disgregación de estos granos (vitalidad) P. Granulometricas.- El tamaño y la distribución del mismo en la arena silícea es una de las características que más influyen. P.Morfologicas.- La forma del grano, características del tipo de yacimiento y de su forma de explotación. - La forma de los granos influirá en la superficie específica de los granos contenidos en un grano. INDICES DE FINURA.- Indica el predominio de la dimensión del grano más numeroso en una arena. AFS representa para una arena de granos idénticos el número de mallas por pulgada que tiene el tamiz por el cual puede pasar justamente esta arena. EN AFS: # de tamiz representa el # de mallas por pulgada. EN DNI: # de mallas por centímetro. Permeabilidad.- Volumen de aire a presión cte. Que pasa en 1 minuto atreves de un cm2 de la arena ensayada. Densidad Relativa.- Relación en % que existe entre la densidad aparente de una arena con un grado de compresión determinado y la que tendría si estuviera comprimida al máximo. Resistencia en caliente.- Resistencia a la compresión de una arena calentada a altas temperaturas (>500º) Resistencia en seco.- Ha sido calentada a T cte. Superficie especifica real.- Superficie de los granos de arena expresada en cm2 por gramo. El cociente entre la superficie real y teórica se llama coeficiente de angulosidad. INFLUENCIA DE LA FORMA DEL GRANO. Las arenas redondas tienen coeficiente de angulosidad = a 1. Las arenas corrientemente empleadas tienen coeficiente de angulosidad = a 1. - Una arena de granos redondos adquiere rápidamente su estado de máxima densidad relativa, cosa que no sucede con la arena angular. - Las arenas redondas tienen más volumen de intersticios que las angulares y por lo tanto mayor permeabilidad. - Las arenas de grano angular, al tener más superficie específica, tienden a formar puntos calientes en sus aristas pudiendo llegar con altas temperaturas de trabajo a ablandarse o sinterizarse, esto trae como consecuencia disminución de sus características mecánicas a altas temperaturas. En cambio las características mecánicas en seco son superiores en las arenas de granos angulares. INFLUENCIA DEL TAMAÑO DEL GRANO. La superficie especifica real de una arena varia fuertemente en función del tamaño del grano y de su coeficiente de angulosidad. - Las arenas de grano fino al tener mayor número de granos por gramo y por tanto más puntos y superficies de contacto entre sí, tendrán también más dificultad en adquirir su máxima densidad. - Las arenas de grano redondo siempre exigen menores presiones de atacado que las del grano angular. - Las arenas de un solo tamiz e igual coeficiente de angulosidad tienen la misma relación de solidos a vacíos. Para una densidad relativa de compresión sea cual sea el tamaño del grano. Su permeabilidad en cambio disminuye al disminuir el tamaño del grano. - Es importante por lo tanto mantener el % de granos finos dentro de un determinado valor para conseguir uniformidad en la resistencia en caliente y en seco de una arena. INFLUENCIA DE LA DISTRIBUCION DEL GRANO. Estos dan el punto de partida de las mezclas, es la única propiedad que se varía entre limites amplios y su influencia en las características de las mezclas en de gran importancia. - La densidad relativa máxima de una arena es más fácil de adquirir con índices de finura bajos (tamaños de grano grueso). - Una pequeña adición de arena fina no disminuye la permeabilidad base de una arena determinada. -Cuando los granos de una arena tienen un 70% o más granos finos, estos son los que tienen el control de la permeabilidad. - Una pequeña adición de grano grueso no incrementa su permeabilidad. - La arena fina tiene mucha más influencia en la permeabilidad que la arena gruesa y que para incrementar la permeabilidad de la arena la mejor practica es adicionar arenas de tamices próximos a los que forman la base. - La permeabilidad puede medirnos prácticamente el índice de Finura de una arena. Un cambio en este índice queda reflejado rápidamente en la permeabilidad. - La presencia de finos en proporciones adecuadas, aumenta la resistencia en caliente de las mezclas. La obtención de superficies lisas y aparición de defectos dependen grandemente de las arenas empleadas. OBTENCION DE SUPERFICIES LISAS EN LAS PIEZAS. Depende del tamaño del grano y de la regularidad en los tamaños. La eliminación de los granos gruesos mejora la calidad superficial. Cuanto más fina es una arena, mejor es el acabado superficial. TENDENCIA A LA PENETRACION DEL CALDO EN LAS PAREDES DEL MOLDE. Se ve favorecida cuando el coef. De angulosidad de las arenas es grande y sobre todo cuando se emplean arenas de granos gruesos. La adición de pequeñas cantidad de harina de sílice es la práctica corriente cuando se requiere evitar penetraciones peligrosas en las piezas. - Como las arenas de grano angular tienen una densidad relativa menor que las de grano redondo para una misma intensidad de compresión las arenas de grano redondo son más susceptibles de producir defectos de expansión. INDENTIFICACION DE LAS ARENAS SILICEAS. Los ensayos a realizar son los siguientes: - Análisis químico. - Análisis granulométrico. - Punto de sinterizacion - Humedad CLASIFICACION DE LAS ARENAS. - Clasificación de las arenas en función del contenido materias impalpables. - CLASE A.- Arena superlavada: contiene menos de 0.5% de impalpables. - CLASE B.- Arena lavada: contiene 0.5 - 1% de impalpables. - CLASE C.- Arena no lavada: contiene de 1 a 2% de impalpables. CLASIFICACION SEGÚN LA DISTRIBUCION GRANULOMETRICA. - Se clasifican por el número de tamaño del tamiz que retiene más del 75% de la muestra original. Se cuenta como un tamiz cuando en él se retiene por lo menos un 10% de la muestra. CLASIFICACION SEGÚN LA FORMA DE LOS GRANOS. Por la forma Arenas de grano angular, o sub angular, redondeado, compuesto. Por la superficie. Arena de grano liso y rugoso. CLASIFICACION SEGÚN LA HUMEDAD Se clasifican en arenas secas y arenas húmedas. La humedad máxima en las secas es del 0.5% y en las húmedas del 5%. CARACTERISTICAS EXIGIDAS A LAS ARENAS SILICEAS PARA SU EMPLEO EN FUNDICION - Refractariedad.- Depende de la pureza en su composición química y de otros factores tales como la forma y tamaño de su grano. - Durabilidad o vitalidad.- Una arena debe de soportar los choques térmicos sin fragmentarse, lo cual depende de la estructura de los granos de esta arena. - Distribución granulométrica.- es la característica que más influencia tiene en el comportamiento de las arenas cuando se mezcla con aglutinantes o aglomerantes. ENSAYOS EMPLEADOS PARA DETERMINAR SUS CARACTERISTICAS - Porcentaje de Humedad - Análisis químico. - Análisis granulométrico.- Se hallan el porcentaje de impalpables y de finos. - Superficie especifica.- Se calcula normalmente el coef. De angulosidad y las superficies teórica y real. - Observación microscópica.- Determina la forma de los granos, estado superficial y defectos de los mismos. - Punto de Sinterizacion.- Determina la temperatura a la que empiezan a reblandecerse los granos. VALORES PROMEDIOS. - Análisis químicos.- Las arenas lavadas deben tener un porcentaje de SiO2 superior al 96% siendo su pérdida por calcinación inferior al 1%. - Coeficiente de angulosidad.- Este valor depende del tipo de yacimiento explotado. Las arenas redondas tienen un coeficiente de angulosidad inferior a 1.2 y las de grano anguloso pueden llegar a 1.7. - Punto de Sinterizacion.- Para las arenas empleadas en moldes de acero, la temperatura de sinterizacion debe de ser mayor de 1500ºC. En aleaciones no ferrosas, pueden emplearse arenas con puntos de sinterizacion bajos. - Granos de la arena.- Se exige que el mayor número de granos no tengan grietas ni resquebrajaduras. LAS MEZCLAS CARACTERISTICAS EXIGIDAS A LAS MEZCLAS Características de Utilización.- características que deben de tener antes de su empleo. Características Mecánicas y de permeabilidad.- Las mezclas deberán soportar las condiciones mecánicas que se presentan durante la colada. Características que miden la aptitud de la mezcla.- Las partes del molde y las almas deberán poder fabricarse con facilidad por lo que las mezclas deberán tener determinadas características. Características que miden su comportamiento durante la colada. Deben de soportar las condiciones térmicas y químicas originadas durante la colada, deben ser mantenidas entre ciertos límites. Características de las mezclas después de la colada.- Las mezclas deben de conferir al molde determinadas características que posibiliten un fácil desmoldeo de las piezas. CARACTERISTICAS DE UTILIZACION En mezclas aglutinadas la característica principal es la de mantener su humedad, la perdida de humedad modifica las características mecánicas de la mezcla y hace que las esquinas se vuelvan friables. En mezclas aglomeradas.- las características son. - Vida de banco.- Deben de mantener sus propiedades iniciales durante un cierto tiempo. - Velocidad de fraguado.- no debe ser excesivamente lenta ya que reduce la producción.- - Mínima termoplasticidad.- Esta puede originar deformaciones, durante el secado, no admisibles. CARACTERISTICAS MECANICAS Y DE PERMEABILIDAD Son: Resistencia a la compresión y en seco, deformación bajo carga, resistencia a la cortadura en verde y en seco, resistencia a la tracción, tenacidad, dureza, permeabilidad en verde y en seco. CARACTERISTICAS QUE MIDEN LA APTITUD DE LA MEZCLA PARA LA FABRICACION DEL MOLDE. Deben tener las siguientes características: - Fluidez.- Capacidad de una mezcla para ser compactada a densidad uniforme en todos las partes del molde. - Respuesta al atacado.- Es la capacidad de una mezcla para obtener durezas uniformes en todos los puntos del molde. - Compactibilidad.- Mide el grado de humectación de las arcillas empleadas en las mezclas y proporciona una referencia para determinar el porcentaje de agua requerida en una mezcla. - Trabajabilidad.- Es la facilidad con que una mezcla puede ser atacada. Determina lo bien que puede hacerse el molde y cuanta energía necesita para ello. CARACTERISTICAS QUE MIDEN SU COMPORTAMIENTO DURANTE LA COLADA. - Resistencia a la compresión, deformación bajo carga, tenacidad, expansión, temperatura de aparición de roturas, volumen y presión de los gases desprendidos en función del tiempo. CARACTERISTICAS DE LAS MEZCLAS DESPUES DE LA COLADA La característica más importante exigida a las mezclas es que la resistencia retenida sea baja. ENSAYOS EMPLEADOS PARA DETERMINAR LAS CARACTERISTICAS DE LAS MEZCLAS. Unos miden la proporción de determinados elementos que la conforman, otros sus características físicas y químicas. ENSAYOS DE RUTINA.- Si las características de las mezclas se encuentran en los límites preestablecidos, están dados por los siguientes. - Porcentaje de humedad, permeabilidad, resistencia a la compresión, índice de shatter, porcentaje de arcilla activa. ENSAYOS PERIODICOS.- Conforme se usa la arena, esta va perdiendo sus características debido a la degeneración de su granulometría. - Análisis granulométrico, ensayos físicos, perdida del fuego, volátiles, extracción de ciertos aditivos, punto de sinterizacion. ENSAYOS ESPECIALES.- Se realizan cuando se desean obtener características especiales en las mezclas o real comportamiento, también cuando se trata de evaluar los materiales empleados en la formulación. FORMULACION DE MEZCLAS Depende de las características que vayamos exigir al molde. Estudios previos: - Tipo de aleación a colar, piezas a fabricar, procesos de fabricación que podría emplearse, características de los materiales disponibles, medios de preparación de las mezclas. SELECCIÓN DE LAS CARACTERISTICAS BASICAS DE LA MEZCLA En aglutinadas se debe seleccionar.- Resistencia a la compresión y cortadura, en verde o seco, permeabilidad, deformación admisible, dureza, punto de sinterizacion. En aglomeradas se debe seleccionar.- Características mecánicas, evolución del desprendimiento de gases, colapsabilidad. PREPARACION DE MEZCLAS AGLUTINADAS.- Es necesario suministrar a la mezcla una cierta energía. No toda la arcilla presente en la mezcla está envolviendo los granos de arena. Arcilla activa.- arcilla presente en la mezcla capaz de desarrollar sus propiedades aglutinantes. Arcilla efectiva.- contiene realmente agua y está envolviendo los granos de arena, se comprende que las propiedades de la mezcla depende más de la arcilla efectiva que de la activa. La eficiencia de un molino mezclador será mayor cuanto mayor sea la arcilla efectiva que se proporcione al sistema. En el límite de mezclado toda arcilla activa debería convertirse en efectiva.

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  • ArenasSe encuentra en proporciones superiores al 90% en las mezclas empleadas en la fabricacin de moldes, resalta su carcter refractario.Arena.- Mineral refractario cuyo tamao de granos varan entre 0.05 y 2 mm.Arena Natural.- Arenas empleadas en fundicin tal como se encuentran en el yacimiento.Arena Silcea.- Arcillas e impurezas inferiores al 2%2 tipos.Natural.- Tal como se encuentra en el yacimiento.Lavada.- Obtenida al eliminar minerales arcillosos.Arena de Moldeo.- Mezcla preparada en base a una arena, silcea y agua.Arena de Contacto.- Mezcla para colocar una capa sobre el moldeo.Arena en verde.- Arena de moldeo para usarla directamente.Arenas en seco.- Moldes que van a ser secados en estufa.Arenas de relleno.- Formuladas a base de arenas que provienen del desmoldeo.Arena Vieja.- Proviene del desmoldeo.Arena de Almas.- Mezcla preparada con arenas lavadas y secas y productos aglomerantes.Arena Regenerada.- Arena de moldeo o almas sometida a diversos tratamientos para eliminar la materia inerte.

    PROPIEDADES DE LAS ARENAS SILICIEAS.

    P. Mineralogicas.- Determinan las propiedades refractarias y la posibilidad de disgregacin de estos granos (vitalidad)P. Granulometricas.- El tamao y la distribucin del mismo en la arena silcea es una de las caractersticas que ms influyen.P.Morfologicas.- La forma del grano, caractersticas del tipo de yacimiento y de su forma de explotacin. - La forma de los granos influir en la superficie especfica de los granos contenidos en un grano.INDICES DE FINURA.- Indica el predominio de la dimensin del grano ms numeroso en una arena.AFS representa para una arena de granos idnticos el nmero de mallas por pulgada que tiene el tamiz por el cual puede pasar justamente esta arena.EN AFS: # de tamiz representa el # de mallas por pulgada.EN DNI: # de mallas por centmetro.Permeabilidad.- Volumen de aire a presin cte. Que pasa en 1 minuto atreves de un cm2 de la arena ensayada.Densidad Relativa.- Relacin en % que existe entre la densidad aparente de una arena con un grado de compresin determinado y la que tendra si estuviera comprimida al mximo.Resistencia en caliente.- Resistencia a la compresin de una arena calentada a altas temperaturas (>500)Resistencia en seco.- Ha sido calentada a T cte.Superficie especifica real.- Superficie de los granos de arena expresada en cm2 por gramo.El cociente entre la superficie real y terica se llama coeficiente de angulosidad.INFLUENCIA DE LA FORMA DEL GRANO.Las arenas redondas tienen coeficiente de angulosidad = a 1. Las arenas corrientemente empleadas tienen coeficiente de angulosidad = a 1.- Una arena de granos redondos adquiere rpidamente su estado de mxima densidad relativa, cosa que no sucede con la arena angular.- Las arenas redondas tienen ms volumen de intersticios que las angulares y por lo tanto mayor permeabilidad.- Las arenas de grano angular, al tener ms superficie especfica, tienden a formar puntos calientes en sus aristas pudiendo llegar con altas temperaturas de trabajo a ablandarse o sinterizarse, esto trae como consecuencia disminucin de sus caractersticas mecnicas a altas temperaturas. En cambio las caractersticas mecnicas en seco son superiores en las arenas de granos angulares.INFLUENCIA DEL TAMAO DEL GRANO.La superficie especifica real de una arena varia fuertemente en funcin del tamao del grano y de su coeficiente de angulosidad.- Las arenas de grano fino al tener mayor nmero de granos por gramo y por tanto ms puntos y superficies de contacto entre s, tendrn tambin ms dificultad en adquirir su mxima densidad.- Las arenas de grano redondo siempre exigen menores presiones de atacado que las del grano angular.

    - Las arenas de un solo tamiz e igual coeficiente de angulosidad tienen la misma relacin de solidos a vacos. Para una densidad relativa de compresin sea cual sea el tamao del grano.Su permeabilidad en cambio disminuye al disminuir el tamao del grano.- Es importante por lo tanto mantener el % de granos finos dentro de un determinado valor para conseguir uniformidad en la resistencia en caliente y en seco de una arena.

    INFLUENCIA DE LA DISTRIBUCION DEL GRANO.

    Estos dan el punto de partida de las mezclas, es la nica propiedad que se vara entre limites amplios y su influencia en las caractersticas de las mezclas en de gran importancia.- La densidad relativa mxima de una arena es ms fcil de adquirir con ndices de finura bajos (tamaos de grano grueso).- Una pequea adicin de arena fina no disminuye la permeabilidad base de una arena determinada.-Cuando los granos de una arena tienen un 70% o ms granos finos, estos son los que tienen el control de la permeabilidad.- Una pequea adicin de grano grueso no incrementa su permeabilidad. - La arena fina tiene mucha ms influencia en la permeabilidad que la arena gruesa y que para incrementar la permeabilidad de la arena la mejor practica es adicionar arenas de tamices prximos a los que forman la base.- La permeabilidad puede medirnos prcticamente el ndice de Finura de una arena. Un cambio en este ndice queda reflejado rpidamente en la permeabilidad.- La presencia de finos en proporciones adecuadas, aumenta la resistencia en caliente de las mezclas.La obtencin de superficies lisas y aparicin de defectos dependen grandemente de las arenas empleadas.

    OBTENCION DE SUPERFICIES LISAS EN LAS PIEZAS.Depende del tamao del grano y de la regularidad en los tamaos. La eliminacin de los granos gruesos mejora la calidad superficial. Cuanto ms fina es una arena, mejor es el acabado superficial.TENDENCIA A LA PENETRACION DEL CALDO EN LAS PAREDES DEL MOLDE.Se ve favorecida cuando el coef. De angulosidad de las arenas es grande y sobre todo cuando se emplean arenas de granos gruesos. La adicin de pequeas cantidad de harina de slice es la prctica corriente cuando se requiere evitar penetraciones peligrosas en las piezas.- Como las arenas de grano angular tienen una densidad relativa menor que las de grano redondo para una misma intensidad de compresin las arenas de grano redondo son ms susceptibles de producir defectos de expansin.INDENTIFICACION DE LAS ARENAS

    SILICEAS.Los ensayos a realizar son los siguientes:- Anlisis qumico.- Anlisis granulomtrico.- Punto de sinterizacion- HumedadCLASIFICACION DE LAS ARENAS.- Clasificacin de las arenas en funcin del contenido materias impalpables.- CLASE A.- Arena superlavada: contiene menos de 0.5% de impalpables.- CLASE B.- Arena lavada: contiene 0.5 - 1% de impalpables.- CLASE C.- Arena no lavada: contiene de 1 a 2% de impalpables.CLASIFICACION SEGN LA DISTRIBUCION GRANULOMETRICA.- Se clasifican por el nmero de tamao del tamiz que retiene ms del 75% de la muestra original. Se cuenta como un tamiz cuando en l se retiene por lo menos un 10% de la muestra.CLASIFICACION SEGN LA FORMA DE LOS GRANOS.Por la formaArenas de grano angular, o sub angular, redondeado, compuesto.Por la superficie.Arena de grano liso y rugoso.CLASIFICACION SEGN LA HUMEDADSe clasifican en arenas secas y arenas hmedas. La humedad mxima en las secas es del 0.5% y en las hmedas del 5%.CARACTERISTICAS EXIGIDAS A LAS ARENAS SILICEAS PARA SU EMPLEO EN FUNDICION- Refractariedad.- Depende de la pureza en su composicin qumica y de otros factores tales como la forma y tamao de su grano.

    - Durabilidad o vitalidad.- Una arena debe de soportar los choques trmicos sin fragmentarse, lo cual depende de la estructura de los granos de esta arena.- Distribucin granulomtrica.- es la caracterstica que ms influencia tiene en el comportamiento de las arenas cuando se mezcla con aglutinantes o aglomerantes.ENSAYOS EMPLEADOS PARA DETERMINAR SUS CARACTERISTICAS - Porcentaje de Humedad- Anlisis qumico. - Anlisis granulomtrico.- Se hallan el porcentaje de impalpables y de finos.- Superficie especifica.- Se calcula normalmente el coef. De angulosidad y las superficies terica y real.- Observacin microscpica.- Determina la forma de los granos, estado superficial y defectos de los mismos.- Punto de Sinterizacion.- Determina la temperatura a la que empiezan a reblandecerse los granos.VALORES PROMEDIOS.- Anlisis qumicos.- Las arenas lavadas deben tener un porcentaje de SiO2 superior al 96% siendo su prdida por calcinacin inferior al 1%.- Coeficiente de angulosidad.- Este valor depende del tipo de yacimiento explotado. Las arenas redondas tienen un coeficiente de angulosidad inferior a 1.2 y las de grano anguloso pueden llegar a 1.7.- Punto de Sinterizacion.- Para las arenas empleadas en moldes de acero, la temperatura de sinterizacion debe de ser mayor de 1500C. En aleaciones no ferrosas, pueden emplearse arenas con puntos de sinterizacion bajos.- Granos de la arena.- Se exige que el mayor nmero de granos no tengan grietas ni resquebrajaduras.

    LAS MEZCLASCARACTERISTICAS EXIGIDAS A LAS MEZCLASCaractersticas de Utilizacin.- caractersticas que deben de tener antes de su empleo.Caractersticas Mecnicas y de permeabilidad.- Las mezclas debern soportar las condiciones mecnicas que se presentan durante la colada.Caractersticas que miden la aptitud de la mezcla.- Las partes del molde y las almas debern poder fabricarse con facilidad por lo que las mezclas debern tener determinadas caractersticas.Caractersticas que miden su comportamiento durante la colada.Deben de soportar las condiciones trmicas y qumicas originadas durante la colada, deben ser mantenidas entre ciertos lmites.Caractersticas de las mezclas despus de la colada.- Las mezclas deben de conferir al molde determinadas caractersticas que posibiliten un fcil desmoldeo de las piezas.

    CARACTERISTICAS DE UTILIZACION

    En mezclas aglutinadas la caracterstica principal es la de mantener su humedad, la perdida de humedad modifica las caractersticas mecnicas de la mezcla y hace que las esquinas se vuelvan friables.En mezclas aglomeradas.- las caractersticas son.

    - Vida de banco.- Deben de mantener sus propiedades iniciales durante un cierto tiempo.- Velocidad de fraguado.- no debe ser excesivamente lenta ya que reduce la produccin.-- Mnima termoplasticidad.- Esta puede originar deformaciones, durante el secado, no admisibles.CARACTERISTICAS MECANICAS Y DE PERMEABILIDADSon: Resistencia a la compresin y en seco, deformacin bajo carga, resistencia a la cortadura en verde y en seco, resistencia a la traccin, tenacidad, dureza, permeabilidad en verde y en seco.CARACTERISTICAS QUE MIDEN LA APTITUD DE LA MEZCLA PARA LA FABRICACION DEL MOLDE.Deben tener las siguientes caractersticas:- Fluidez.- Capacidad de una mezcla para ser compactada a densidad uniforme en todos las partes del molde.- Respuesta al atacado.- Es la capacidad de una mezcla para obtener durezas uniformes en todos los puntos del molde.- Compactibilidad.- Mide el grado de humectacin de las arcillas empleadas en las mezclas y proporciona una referencia para determinar el porcentaje de agua requerida en una mezcla.- Trabajabilidad.- Es la facilidad con que una mezcla puede ser atacada. Determina lo bien que puede hacerse el molde y cuanta energa necesita para ello.CARACTERISTICAS QUE MIDEN SU COMPORTAMIENTO DURANTE LA COLADA.- Resistencia a la compresin, deformacin bajo carga, tenacidad, expansin, temperatura de aparicin de roturas, volumen y presin de los gases desprendidos en funcin del tiempo.CARACTERISTICAS DE LAS MEZCLAS DESPUES DE LA COLADALa caracterstica ms importante exigida a las mezclas es que la resistencia retenida sea baja.ENSAYOS EMPLEADOS PARA DETERMINAR LAS CARACTERISTICAS DE LAS MEZCLAS.Unos miden la proporcin de determinados elementos que la conforman, otros sus caractersticas fsicas y qumicas.ENSAYOS DE RUTINA.- Si las caractersticas de las mezclas se encuentran en los lmites preestablecidos, estn dados por los siguientes.- Porcentaje de humedad, permeabilidad, resistencia a la compresin, ndice de shatter, porcentaje de arcilla activa.ENSAYOS PERIODICOS.- Conforme se usa la arena, esta va perdiendo sus caractersticas debido a la degeneracin de su granulometra.- Anlisis granulomtrico, ensayos fsicos, perdida del fuego, voltiles, extraccin de ciertos aditivos, punto de sinterizacion.ENSAYOS ESPECIALES.- Se realizan cuando se desean obtener caractersticas especiales en las mezclas o real comportamiento, tambin cuando se trata de evaluar los materiales empleados en la formulacin.FORMULACION DE MEZCLAS Depende de las caractersticas que vayamos exigir al molde.Estudios previos:- Tipo de aleacin a colar, piezas a fabricar, procesos de fabricacin que podra emplearse, caractersticas de los materiales disponibles, medios de preparacin de las mezclas.SELECCIN DE LAS CARACTERISTICAS BASICAS DE LA MEZCLAEn aglutinadas se debe seleccionar.-Resistencia a la compresin y cortadura, en verde o seco, permeabilidad, deformacin admisible, dureza, punto de sinterizacion.En aglomeradas se debe seleccionar.- Caractersticas mecnicas, evolucin del desprendimiento de gases, colapsabilidad.PREPARACION DE MEZCLASAGLUTINADAS.- Es necesario suministrar a la mezcla una cierta energa. No toda la arcilla presente en la mezcla est envolviendo los granos de arena.Arcilla activa.- arcilla presente en la mezcla capaz de desarrollar sus propiedades aglutinantes.Arcilla efectiva.- contiene realmente agua y est envolviendo los granos de arena, se comprende que las propiedades de la mezcla depende ms de la arcilla efectiva que de la activa.La eficiencia de un molino mezclador ser mayor cuanto mayor sea la arcilla efectiva que se proporcione al sistema. En el lmite de mezclado toda arcilla activa debera convertirse en efectiva.

  • En la preparacin de mezclas aglutinadas es importante tener en cuenta lo siguiente:- Seleccionar un buen molino-mezclador, controlar adecuadamente las adiciones de los componentes de la mezcla, respetar el orden en las adiciones (arena, agua, arcilla, aditivos).AGLOMERADAS (ALMAS)- No se necesita gran energa de mezcla, se necesita que los granos de slice queden rodeados de la ms fina pelcula de aglomerante, se necesita rapidez en la mezcla ya que la vida de banco de algunos tipos es muy pequea.En la preparacin se debe tener en cuenta- Orden de adiciones.- Seguir las instrucciones del fabricante.- Control de adiciones.- Por peso o volumen.- Humedad y temperatura de la arena.- Es importantsimo mantenerlas en los ms bajos niveles.- Arcilla y finos de arenas.- Aumentan extraordinariamente con el consumo de aglomerantes.- Granulometra de la arena.- El consumo de aglomerante aumenta con la superficie especfica de la arena.- Forma de grano de la arena.- Es menor el consumo con arenas de grano redondo.

    REGENERACION DEL CICLO DE ARENA DE MOLDEO.

    Las arenas despus de cada colada sufren perdida en sus caractersticas debido a la degeneracin del aglutinante y de los aditivos principalmente, asi como tambin a la prdida de su humedad.Generalmente se dice que el ciclo se va degenerando y se traduce en:- Perdida de la humedad, degeneracin de la arcilla, combustin de aditivos, elevacin de la temperatura de la arena de moldeo.Para evitar la degeneracin se recomienda.-- No introducir en el circuito la arena que queda, pegada a las piezas, eliminar las arenas que provienen de las almas aglomeradas, hacer un desmoldeo lo ms rpido posible.Se entiende por regeneracin de un ciclo al tratamiento que es necesario efectuar con las arenas que salen del desmoldeo y a la incorporacin de arena nueva, arcilla y aditivos al ciclo de mezclado para mantener las caractersticas de la mezcla entre los limites preestablecidos.Tratamiento de la arena que sale del desmoldeo.- Esta arena debe de recibir los siguientes tratamientos antes de llegar al molde: - Eliminacin de producto metlico, desterronado o desintegrado, eliminacin de finos por aspiracin, reduccin de su temperatura.Incorporacin de nuevos materiales.- Durante el malaxado se incorporaran las proporciones necesarias de arena nueva, arcilla y agua para conseguir caractersticas deseadas.Forma prctica de controlar un ciclo.- Podemos dibujar una zona de trabajo situada entre dos humedades que permita obtener las caractersticas exigidas a la mezcla. Las caractersticas que se van obteniendo cada vez que se hace un nuevo malaxado, debern estar dentro de la zona de trabajo. Las adiciones de nuevos materiales, aditivos y agua a efectuar dependern del grado de degeneracin del ciclo. Forma prctica de conocer la degeneracin de un ciclo.- se tiene los siguientes indicios.- Disminucin paulatina del pH de la mezcla, aumento en el porcentaje de impalpables, disminucin del porcentaje de arcilla activa, variacin en la prdida del fuego, disminucin del punto de sinterizacion, aumento en el ndice de finura de la arena base.Algunas medidas adecuadas para controlar son.- Aumento de la eliminacin de finos, adicin de arenas de mayor ndice de finura, determinacin del porcentaje de adiciones a efectuarse en cada mezcla para mantener sus caractersticas.

    CLASIFICACION DE LOS ADITIVOSCONTROLAN LA EXPANSION DE LA SILICE- Los que reducen la resistencia en verde y en seco: El aserrn, materiales celulsicos, perlita.- Los que aumentan la resistencia en verde y en seco: CerealesMEJORAN EL ACABADO SUPERFICIAL: Impiden que el metal penetre entre los granos de arena y eviten la reaccin molde-metal.ESTABILIZAN HUMEDAD (mejoran vida de banco y resistencia al secado)- Pierden fluidez: Cereales.- No pierden fluidez: Lejias de bisulfito, melazas y azucares, alginatos, etileno glicol.

    CORRECTORES DE PH.Carbonato sdico. Harina de slice, materiales carbonosos.FACILITAN EL DESMOLDEOAserrin, materiales celulsicos, polvo de carbn, bentonita clcica, cereales.MEJORAN LA FLUIDEZ.- Aserrin, alginatos.PRODUCEN RESISTENCIA EN CALIENTE.- Oxido de fierro, harina de slice.INHIBEN LA REACCION MOLDE-METAL.Azufre, acido brico, bifluoruro de amonio.

    SOLIDIFICACION DE METALESEs un proceso de nucleacin y crecimiento.NATURALEZA DE LOS SLIDOS.- Acomodo tridimensional de tomos en un orden casi perfecto.Cero dimensionales o puntuales: Vacancias, intersticiales, impurezasMono dimensionales o lineales: Dislocaciones (de borde, helicoidales)Bi dimensional o de superficie: Bordes de grano, interfases.Tri dimensional o de volumen: InclusionesRegla de Richard: Correlacin entre

    Sf y la estructura cristalina producida

    Sf2 Metales B.C.C. Sf del Na=1.7Sf~2 Metales F.C.C. Sf del Cu=2.0Sf2 Metales H.C.P. Sf del Zn=2.3SOBREENFRIAMIENTO.- Los lquidos pueden existir a temperaturas

    inferiores a TE, en cuyo caso se dice que estn sobreenfriados.SOLIDIFICACION DE METALES.Se pueden prevenir.- Porosidades de contraccin (rechupes), rajaduras en caliente, gases, segregacin, fluidez, etc.Qu hace que un metal solidifique?.- La disposicin de los tomos en un cristal slido est a una menor energa libre, que los mismos tomos en el estado lquido, por encima del punto de solidificacin, el estado lquido es el ms estable.NUCLEACIN: Es la formacin de una nueva fase en el seno de una fase ya existente y separada de esta ltima por una superficie bien definida.Nucleacin Homognea: Es la que se produce espontneamente en presencia del lquido puro y requiere de altos grados de sobreenfriamiento. A mayor sobreenfriamiento, mayor ser el impulso de transformacin de lquido a slido.Porqu el lquido no se transforma en slido inmediatamente a una temperatura ligeramente menor que

    TE?.- Se requiere energa para producir las nuevas superficies de los cristales que se estn formando. Si

    por debajo de TE, se forma un embrin esfrico de radio r, habr una variacin de energa libre, a la cual contribuyen una disminucin debida a la creacin de un volumen de slido y un aumento debido a la creacin de una superficie.Nucleacin Heterognea: Es la que se produce sobre sustancias extraas, ya sean stas impurezas indisolubles o procedentes del recipiente.Nucleacin Dinmica: el nmero de cristales en el lquido que solidifica aumenta considerablemente como consecuencia de factores dinmicos, tales como friccin, vibracin y presin, los que producen la fragmentacin de los cristales ya existentes.CRECIMIENTO.- Consiste en el crecimiento de los ncleos generados en la primera etapa de la solidificacin. La estructura final despus de la solidificacin del metal lquida, presentan una variedad de formas que dependen de las condiciones existentes durante el crecimiento de los granosLa explicacin de este comportamiento tan diferente se encontrar en 3 factores:Aspectos cristalogrficos del crecimiento, distribucin de la temperatura durante la solidificacin, redistribucin de los solutos entre las fases lquidas y slidas, durante la solidificacin de una aleacin.CRECIMIENTO EN UN METAL PURO.- El lquido cercano a la superficie del molde, se enfra rpidamente, y se forman ncleos estables tanto en la pared del molde como en el lquido cercano a la misma. Este calor ms el sobrecalentamiento debe disiparse a travs de la pared del molde y de la capa de metal solidificado velocidad de crecimiento se ve limitada ms por la velocidad de eliminacin de calor que por la de crecimiento.CARACTERSITCAS DE LA SOLIDIFICACION DEL METAL PURO: Presentan 2 zonas: zona de granos finos equiaxiales y zona de granos columnares. Pequeo sobreenfriamiento producido por cambios trmicos, que no es suficiente para nuclear nuevos granos. Frente de solidificacin liso (isoterma). Estructura celular o de nido de abeja, en una superficie decantada.SOBREENFRIAMIENTO CONSTITUCIONALEs aquel que se produce por cambios trmicos y cambios en la composicin.Coeficiente de distribucin: es la relacin de la concentracin de la materia disuelta en el slido, con la concentracin de la misma en el lquido, con el que el slido establece el equilibrio:k0=Cs/Cl.Efectos del sobreenfriamiento constitucional sobre la solidificacin: Si hay poco sobreenfriamiento, ciertas regiones preferidas de la interfase empujan como clavos dentro de la regin sobreenfrada y, una vez iniciados, crecen ms rpidamente que las regiones vecinas. Estos clavos pueden producir la formacin de una estructura de nido de abeja.Si el sobreenfriamiento es grande, los calvos tienden a formar brazos laterales, produciendo una estructura dendrtica. un sobreenfriamiento extremo, la diferencia de

    temperaturas, Tlquido-Treal, la cual es un mximo a cierta distancia y puede volverse mayor para conducir a una cristalizacin independiente.Si el gradiente trmico es grande, es mayor la posibilidad para un crecimiento columnar, esto tiende a prevenir el crecimiento dendrtico y cristalizacin al azar. Si mientras mayor es el gradiente trmico, como en las piezas fundidas en moldes metlicos o con enfriadores, es ms simple el problema de la alimentacin.

    CRECIMIENTO EN ALEACIONESGRUPO I: Aleaciones que solidifican formando una piel slida.La etapa inicial es similar a la de un metal puro, durante la interfaz slido-lquido no es plana.Si la cantidad de sobreenfriamiento es pequea, dichas protuberancias son solamente desigualdadesSi el espesor del lquido sobre-enfriado es grande, las protuberancias pueden crecer bastante por delante de las partes completamente solidificadas, obtenindose un tipo dendrtico de crecimiento.

    El sobreenfriamiento explica tambin la presencia de los granos equiaxiales centrales.Todo el lquido que permanece en la parte central del molde se sobre enfriar, este, con frecuencia, es lo suficientemete grande para que se produzca la nucleacin de nuevos granos dentro del lquido.frente de solidificacin: Empezarn a crecer rpidamente, a los lados y hacia dentro, enlazndose con sus vecinos para formar una piel continua o cscara de metal solidificado, conocido como GRUPO II: Aleaciones que solidifican de una manera pastosa (aleaciones con amplio rango de solidificacin)La solidificacin se inicia con la deposicin de numerosos cristalitos en las paredes del molde. El crecimiento de los cristales formados en las paredes del molde es casi, inmediatamente retardado o detenido temporalmente. Cuando se forman estos cristalitos, los tomos de los elementos aleantes son rechazados hacia el lquido circundante, de este modo el lquido se enriquece, grandemente, en estos elementos. La extraccin de calor por el molde contina y baja ligeramente la temperatura de este lquido. Est cada en la temperatura origina una 2da. tanda de cristalitos, el crecimiento de la 2da cosecha de cristalitos es restringida y rpidamente se forma una 3ra tanda de cristalitos. El proceso se repite una y otra vez hasta que se haya nucleado pequeos cristalitos a travs de toda la pieza, la solidificacin continua con el crecimiento gradual de todos los cristalitos. El proceso de solidificacin en estas aleaciones es anlogo al fraguado del cemento, el material primero es fluido, luego se vuelve pastoso y finalmente se vuelve rgido.VARIABLES QUE AFECTAN EL INCIO Y FIN DE SOLIDIFICACINRango de solidificacin de la aleacin: Al aumentar el rango de solidificacin, se incrementar el ancho de la banda, temperatura de solidificacin: una baja temperatura de solidificacin reducir el gradiente de temperatura entre el molde y la pieza, bajando el gradiente de temperatura dentro de la pieza. Conductividad trmica del molde: cuando el molde tiene alta capacidad de absorcin de calor (arenas especiales o moldes metlicos), el calor fluir rpidamente del lquido residual, la banda de solidificacin ser pequea y por lo tanto, sern favorables las condiciones para la alimentacin Conductividad tnsrmica del metal solidificado: un metal de alta conductividad, baja del gradiente trmico en la pieza, favoreciendo a una amplia separacin de la banda de inicio y fin de solidificacin, an en aleaciones que tienen un rango estrecho de solidificacin.CRECIMIENTO EN ALEACIONES EUTECTICASBajo condiciones de equilibrio, 2 slidos diferentes se forman simultneamente del lquido y la reaccin se completa a temperatura

    constante, L+Los lmites de composicin dentro de los cuales ocurre la reaccin eutctica, se amplan por las condiciones de solidificacin de no-equilibrio. Por ejemplo, la reaccin eutctica puede encontrarse en una aleacin hipoeutctica, si sta se enfra rpidamente. La difusin no es bastante rpida para permitir al primer slido formado incrementar su % de soluto, como el requerido por la lnea de solidus. El lquido, correspondiente, se vuelve rico en soluto y, eventualmente, alcanza la composicin eutctica.TIPOS DE EUTECTICOS Eutctico Laminar, Eutctico en agujas: consiste de una serie de bastones de una fase incrustados en una fase contigua, Eutctico globular: no son muy comunes, pero se presentan en algunas aleaciones comerciales, Eutctico acicular: se aplica a los eutcticos, cuya segunda fase tiene forma irregular, parecida, frecuentemente, a agujas acomodadas sin mtodo con respecto a la fase continua.RELACION PERITECTICA.- Implica la relacin entre 3 fases a temperatura constante, pero aqu un slido y un lquido reaccionan en el enfriamiento para formar un nuevo

    slido.+LLa reaccin peritctica, es muy lenta comparada con la precipitacin de un lquido. Esto debido a que una fase

    slida reacciona con el lquido , para formar una nueva fase , Para que la reaccin prosiga, se requiere la

  • difusin a travs del solido , un proceso relativamente lento.SEGREGACIN.- Consiste en la diferencia de composicin que hay entre el solido inicial y final, producido por el sobreenfriamiento constitucional y enfriamiento en los moldes.La segregacin puede dividirse en:Microsegregacin: incluye las diferencias de concentracin de corto alcance, semejantes a las encontradas entre clulas, dendritas y granos.- Intercelular: una subestructura celular se forma frecuentemente durante la solidificacin, como resultado de la integracin del sobreenfriamiento, Los contornos de una clula, son ricos en solucin

    cuando k01.Interdendrtica: es el caso ms conocido de microsegregacin, que existe en las dendritas, llamado tambin nucleado, porque su corazn es de diferente composicin a la del exterior de la dendrita, Intergranular: Es la diferencia de composicin existente entre el centro y el borde de grano. La segregacin depende de la forma como se han formado los contornos de los granos.Macrosegregacin: son variaciones de largo alcance en la composicin, de la periferia y el centro de una pieza o de un lingote.- Segregacin normal: es el resultado directo de la expulsin de soluto delante de la intercara que avanza. Corresponde a un incremento en la concentracin de soluto (si es

    k0